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Table des matières

1

Table des matières

Partie 1

Introduction 5

Partie 2: Synthèse bibliographique

Chapitre 1 : Le bananier 7

1.1. Historique 7

1.2. Taxonomie 7

1.3. Aspect botanique 8

1.4. L"inflorescence et le développement des fruits 9

1.5. La maturation des fruits 10

1.6. Composition de la banane 11

Chapitre 2 : Itinéraire technique de la production d"exportation 13

2.1. De la plantation à la récolte 13

2.2. La récolte 14

2.3. Les opérations à la station d"emballage 15

2.4. Le transport des fruits et leur mise sur le marché 16

Chapitre 3 : Le marché international de la banane 17 Chapitre 4: Les maladies de conservation des bananes causées par Colletotrichum musae19

4.1. La pourriture de couronne et l"anthracnose 19

4.2. Les variations de sensibilité des bananes à C. musae et l"impact de la physiologie du fruit

19

Table des matières

2 Chapitre 5 : Apport de la biologie moléculaire dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la variation de sensibilité des bananes à C. musae 21

5.1. Introduction 21

5.2. Mise en évidence de gènes différemment exprimés 21

5.3. La cDNA-AFLP 23

5.3.1. Introduction 23

5.3.2. Principe 23

5.3.3. Avantages 24

5.3.4. Inconvénients 25

5.3.5. Application de la méthode 25

5.4. Les méthodes d"extraction d"ARN 26

Partie 3

Objectifs du travail 28

Partie 4: Matériels et méthodes

1. Travailler avec les ARN et l"environnement RNase Free

29

2. Matériel végétal 29

3. Description des protocoles d"extraction d"ARN utilisés 29

3.1. Protocole " Wan et Wilkins modifié » 29

3.1.1. Introduction 29

3.1.2. Principe 30

3.2. Protocole de Liu et al. (1998) 31

3.2.1. Introduction 31

3.2.2. Principe 31

3.3. Protocole d"extraction basée sur le Trizol ls Reagent® 32

3.3.1. Introduction 32

3.3.2. Principe 32

Table des matières

3

3.4. Protocole d"extraction basée sur le Trizol ls Reagent® et adapté pour le matériel riche en

polysaccharides 33

3.4.1. Introduction 33

3.4.2. Principe 33

3. 5. Protocoles d"extraction utilisant les tampons d"extraction GITC et GHCL de Gehrig et

al. (2000) 34

3.5.1. Introduction 34

3.5.2. Principe 34

3.5.3. Description de l"extraction avec le tampon GITC 35

3.5.4. Description de l"extraction avec le Tampon GHCL 35

3. 6. Protocole de Mehar H. Asif et al. (2000) 35

3.6.1. Introduction 35

3.6.2. Principe 35

4. Analyse quantitative et qualitative de l"ARN extrait 37

4.1. Introduction 37

4.2. Remise en suspension des ARN 37

4.3. Mesure des absorbances 37

4.4. Analyse quantitative des ARN extraits 37

4.5. Analyse qualitative des ARN extraits 38

4.5.1. Lecture des absorbances 38

4.5.2. Migration sur gel d"agarose 38

Partie 5: Résultats et discussions

1. Extractions d"ARN totaux à partir de bananes vertes 40

1.1. Résultats 40

1.2. Discussion 42

2. Extractions d"ARN totaux à partir de peau de bananes jaunes 44

2.1. Résultats 44

2.2. Discussion 47

Table des matières

4

3. Extractions d"ARN totaux à partir de pulpe de bananes jaunes 50

3.1. Résultats 50

3.2. Discussion 53

4. Discussion générale 55

Partie 6: Conclusions et perspectives

58

Partie 1 : Introduction

5

Introduction

Le terme " banane » englobe les différents types de " bananes dessert » et de

" bananes à cuire » rencontrés dans le monde, y compris les " bananes plantains ». La plante

est cultivée dans plus de 120 pays sur près de 10 millions d"hectares. En termes de valeur brutes de production, les bananes occupent la quatrième place parmi les plantes alimentaires

cultivées dans le monde après le riz, le blé et le maïs. Près de 90% de la production sont issus

de petits agriculteurs, produisant pour la consommation domestique et les marchés locaux. En Occident, la " banane dessert » d"exportation est la plus connue alors qu"elle ne représente que 10% de la production mondiale. Ces trente dernières années, la production mondiale de " bananes dessert » a plus que doublé et les exportations ont triplé de volume.

Elle s"est également accélérée depuis 1990 pour devenir actuellement l"une des principales

productions mondiales de fruits. Pendant la période comprise entre 1985 et 2002, le volume des bananes exportées dans le monde a enregistré un taux de croissance annuel moyen sans

précédent de 5,3%, soit deux fois celui des 24 années précédentes. L"industrie de la banane

engendre donc de toute évidence une source vitale de revenus, d"emplois et de recettes

d"exportation pour la majeure partie des pays exportateurs, principalement les pays en développement, où 98% de la production mondiale sont enregistrés. Cependant, des pertes importantes à l"exportation sont enregistrées suite au

développement de maladies de conservation qui affectent sévèrement la qualité des fruits. Les

pourritures de couronne et l"anthracnose sont les deux principales maladies de post-récolte des

bananes d"exportation. Elles se développent au cours du stockage et du mûrissage des

bananes. L"anthracnose résulte de l"action unique de Colletotrichum musae tandis que les pourritures de couronne sont causées par l"action d"un complexe parasitaire dont C. musae fait

partie. Le développement de ces maladies entraîne également des " mûrs d"arrivage »

(Slabaugh et Grove, 1982). Ces derniers résultent d"un effet indirect de la contamination des

fruits par C. musae. Ils sont provoqués par l"éthylène provenant des tissus nécrosés et des

champignons. Il en résulte une réduction de la durée de vie verte des fruits et une maturation

accélérée de ceux-ci qui entraîne une dévalorisation du produit, des difficultés de

commercialisation sur le marché européen et donc des pertes économiques importantes. Des variations dans l"expression des symptômes ont été observées pour les deux

maladies. Ces variations sont d"ordre spatial et temporel et sont liées à ce que l"on appelle une

variation du potentiel de qualité du fruit. L"expression des maladies de conservations est

Partie 1 : Introduction

6

dépendante d"un certain nombre de facteurs rencontrés à différentes étapes de la production

bananière (depuis la bananeraie jusqu"à la mise sur le marché) et qui influencent la

physiologie des fruits et donc leurs réponses aux attaques fongiques. Ces dernières sont

contrôlées et régulées par l"expression de certains gènes. Une des approches pour comprendre

les phénomènes et réactions impliqués dans la variation de sensibilité des bananes aux

maladies de conservation en relation avec l"état physiologique de celles-ci à la récolte,

consiste à identifier les gènes impliqués dans ces processus et à étudier leur expression.

La cDNA-AFLP est une technique moléculaire permettant l"analyse de gènes

différemment exprimés entre plusieurs populations de cellules. La mise au point de cette

technique sur le modèle " banane » permettra de caractériser les mécanismes cellulaires et les

déterminants génétiques qui sous-tendent les réactions de sensibilité des bananes aux maladies

post-récolte causées par C. musae. Cette caractérisation devrait permettre une meilleure compréhension des deux maladies et de l"interaction hôte-pathogène ainsi que le développement d"une méthode de

lutte plus réfléchie et efficace. A l"heure actuelle, la méthode utilisée est le traitement

fongicide systématique après la récolte. Cependant, la lutte chimique pose certains problèmes.

L"apparition de phénomènes de résistance aux fongicides a été observée. Les traitements ne

sont pas toujours efficaces et les consommateurs demandent une diminution de ceux-ci,

particulièrement en post-récolte. L"identification des gènes impliqués dans les variations de

sensibilité mènera à la sélection de marqueurs moléculaires qui permettront peut-être

l"identification de lots plus ou moins sensibles à C. musae au moment de la récolte.

L"identification de ces lots pourrait servir, d"une part, à développer une lutte raisonnée,

efficace et permettre une orientation des lots vers différents types de marchés. D"autre part,

après identification de marqueurs moléculaires caractérisant l"état physiologique au moment

de la récolte, il peut être envisagé de les utiliser afin d"obtenir une récolte homogène ayant un

état physiologique reproductible, ce qui est impossible à l"heure actuelle.

Partie 2 : Synthèse bibliographique

Chapitre 1: Le bananier 7

Chapitre 1 : Le bananier

1.1. Historique

L"origine géographique du bananier se situé en Asie du Sud-est, dans les jungles de

Malaisie, d"Indonésie et des Philippines où plusieurs variétés sauvages existent encore de nos

jours. L"extension de la culture a accompagné les grandes migrations humaines. Les premiers

citoyens européens à la découvrir étaient les membres de l"armée d"Alexandre Le Grand au

cours de leur campagne d"Inde en 327 avant Jésus-Christ (Atlas des Départements français d"outre-mer, 1982). Les Arabes l"ont importée en Afrique et les Portugais aux îles Canaries.

L"introduction de la culture sur le continent Sud-Américain s"est faite à la suite des missions

d"explorations des Espagnols et des Portugais. Son implantation aux Amériques s"est d"abord faite par la République Dominicaine en 1516 et s"est poursuivie vers l"Amérique Centrale et du Sud (Manuel du planteur, 1998). La domestication des bananiers a abouti à des cultivars stériles et parthénocarpiques. Les productions bananières ont commencé à faire l"objet d"échanges internationaux dès la fin du 19 ème siècle. Avant cette date, les Européens et les Nord-américains ne pouvaient les

apprécier par manque de moyens appropriés à leur conservation et leur transport. Le

développement des lignes de chemin de fer ainsi que les innovations technologiques dans le

domaine du transport maritime réfrigéré leur ont permis de devenir le fruit le plus largement

échangé à travers le monde.

1.2. Taxonomie

Les bananiers sont souvent différenciés en fonction de la qualité de leurs fruits et sont

dits de type " dessert » pour les variétés riches en sucre, ou " à cuire » pour les variétés riches

en amidon. Ceux de type dessert sont des monocotylédones classées de la manière suivante (Bakry et al., 1997):

Ordre : Zingibérales

Famille : Musaceae

Genre : Musa

Le genre Musa est divisé en 4 sections : Australimusa (2n=2x=20), Callimusa (2n=2x=20), Rhodochlamys (2n=2x=22) et Eumusa (2n=2x=22). Les bananes comestibles sont principalement issues de deux espèces sauvages diploïdes :

Musa acuminata Colla

Partie 2 : Synthèse bibliographique

Chapitre 1: Le bananier 8

Musa balbisiana Colla

Leurs génomes sont respectivement notés A et B depuis que Simmonds et Shepherd ont

proposé cette représentation en 1955. Ces deux espèces se reproduisent par voie sexuée et par

multiplication végétative à partir des rejets provenant du développement des bourgeons

axillaires de la tige souterraine. Les plantes de ces deux espèces produisent des fruits remplis de graines.

Leur évolution et leur domestication par l"homme ont permis l"obtention des variétés

actuelles qui sont généralement des clones triploïdes, stériles et parthénocarpiques. Elles sont

issues soit de la seule espèce M. acuminata (AAA) soit de croisements interspécifiques entre M. acuminata et M. balbusiana (groupes AAB et ABB) (Fig. 1). Les variétés diploïdes (AA) et (AB) ainsi que les clones tétraploïdes interspécifiques sont plus rares. On retrouve des types " dessert » parmi tous les grands groupes de bananiers mais ceux qui sont utilisés pour la culture d"exportation comme la Grande-Naine, la Poyo, la Gros-Michel et la Williams sont principalement des triploïdes de l"espèce M. acuminita AAA appartenant au sous-groupe des " Cavendish ». Ce sous-groupe représente à lui seul 47% de la production mondiale de bananes et 98% des bananes commercialisées dans le monde (Arias, 2004).

1.3. Aspect botanique

Le bananier est une herbe géante dont le pseudo-tronc, formé par l"emboîtement des gaines foliaires, mesure de 1 à 8 mètres (Champion, 1963) (Fig.2). Les feuilles sont émises par le méristème terminal de la tige vraie souterraine improprement appelée " bulbe ». Les nouvelles feuilles se déroulent au sommet du pseudo- tronc et sont donc de plus en plus jeunes en se rapprochant du sommet. Par convention, elles

sont numérotées de la plus jeune à la plus âgée (Bakry et al., 1997). Le nombre de feuilles

varie selon le cultivar et les conditions environnementales (Jones, 1999). Leur durée de vie varie entre 70 et 200 jours et leur surface foliaire peut atteindre 2 m

2. Cette surface importante

leur permet de canaliser les eaux de pluie au moment de la floraison (Stover et Simmonds,

1987).

Le bourgeon situé à l"aisselle de chaque feuille donne éventuellement naissance à un rejet.

A la fin de la phase végétative, le changement de fonctionnement du méristème central

Partie 2 : Synthèse bibliographique

Chapitre 1: Le bananier 9

provoque la croissance et l"allongement de la tige vraie au coeur du pseudo-tronc puis

l"émergence de l"inflorescence (Bakry et al., 1997). Sept à neuf mois après la plantation du

rejet, l"inflorescence se forme à la base du pseudo-tronc, et environ 1 mois plus tard, elle

émerge au centre de la couronne de feuilles. Les fruits peuvent être récoltés entre 90 et 150

jours après l"émergence de l"inflorescence (Seymour, 1993).

1.4. L"inflorescence et le développement des fruits

Dans le cas des variétés Cavendish comme la Grande-Naine, la floraison intervient dès qu"une trentaine de feuilles sont émises (Bakry et al., 1997). L"inflorescence du bananier se caractérise par un pédoncule robuste recourbé vers le

bas et d"environ 1m de long. Elle est constituée de spathes pourpres, déhiscentes, disposées en

hélice, qui se soulèvent avant de tomber rapidement et à l"aisselle desquelles naissent les

rangées simples ou doubles de fleurs (Fig.3). Ce sont les premières rangées de fleurs, appelées

mains, qui forment les régimes de fruits. Ces premières rangées sont constituées de fleurs

femelles avec un ovaire infère comprenant trois loges carpellaires à l"intérieur desquelles

deux rangées d"ovules sont insérées sur un placenta axillaire et des étamines non

fonctionnelles. Les ovaires se remplissent de pulpe pour former le fruit sans pollinisation ni formation de graines. Cependant, les fruits de certains clones cultivés produisent des graines lorsqu"ils sont pollinisés. Les mains sont composées de 10 à 30 fleurs ou doigts insérés sur le coussinet et sont

numérotées à partir de la première main dégagée. A l"anthèse, les doigts sont dirigés vers le

bas et se redressent progressivement pour atteindre, en plus ou moins 15 jours, le stade appelé " stade doigts horizontaux ». Après les fleurs femelles, apparaissent deux à trois mains de fleurs neutres avec toutes les

pièces florales avortées, suivies par les mains de fleurs mâles constituées d"ovaires réduits et

d"étamines bien développées. Les fleurs mâles tombent au fur et à mesure de leur libération,

dénudant ainsi la partie inférieure de la hampe (Fig.4). Chez certains cultivars, la croissance du méristème terminal de l"inflorescence s"interrompt

immédiatement après la sortie des premières fleurs femelles. Mais, en général, la croissance

de l"inflorescence se poursuit indéfiniment pour former le bourgeon mâle ou popote (Fig.4),

Partie 2 : Synthèse bibliographique

Chapitre 1: Le bananier 10

constitué de la superposition des bractées. S"il n"est pas coupé, ce bourgeon mâle prolongera

sa croissance jusqu"à la maturité des fruits et la fanaison de la tige.

1.5. La maturation des fruits

La vie des fruits se caractérise par un phénomène important. En effet lorsque certaines conditions sont remplies, on assiste à une série de phénomènes comme des changements de couleur, de saveur, la production de composés volatils, des modifications de la texture du

fruit, etc... Ces phénomènes traduisent des variations métaboliques au niveau cellulaire : c"est

la maturation (Hartmann, 1992). En 1960, Biale a classé les fruits en deux catégories : les

fruits climactériques comme la pomme et la banane qui présentent une crise respiratoire liée à

la maturation et les fruits non-climactériques, comme la cerise ou le citron, chez qui cette crise n"existe pas. Les deux phases physiologiques de la maturation de la banane sont les phases pré- et post-

climactériques. La phase pré-climactérique est considérée comme la phase de " vie verte » de

la banane et la phase post-climactérique précède la sénescence du fruit. Le passage d"une

phase à l"autre s"effectue à la suite d"une période d"intense respiration (Omoaka, 2000). La banane, comme tous les fruits climactériques, a la particularité d"émettre aux cours de

sa maturation d"importantes quantités d"un régulateur de croissance de nature gazeuse :

l"éthylène. L"éthylène est une hormone de croissance associée à la maturation des fruits mais

aussi à la réponse des plantes aux blessures, aux attaques de pathogènes et à d"autres stress

(Arshad et Frankenberger, 2002). Cette hormone joue également un rôle dans le développement des symptômes de maladies. La forte activité respiratoire et le dégagement

d"éthylène qui accompagnent la maturation sont nécessaires à l"induction des modifications

physico- et bio-chimiques (Seymour, 1993). Bien que l"éthylène soit intimement liée dans l"initiation de la maturation des fruits climactériques, son mode d"action n"est pas connu de

manière précise. Après la récolte, d"infimes quantités d"éthylène sont produites ce qui

déclenche une augmentation de la respiration du fruit (Omoaka, 2000). Les blessures

provoquent également des dégagements d"éthylène qui causent la maturation prématurée des

fruits et augmentent le développement post-récolte de maladies de conservations (Ploetz et al., 2003). Il est également reconnu que les champignons et moisissures produisent de

l"éthylène en grande quantité, ce qui provoque également la maturation précoce des fruits

contaminés (Biale, 1960 cité par Hartmann, 1992).

Partie 2 : Synthèse bibliographique

Chapitre 1: Le bananier 11

Pour augmenter la vie pré-climactérique des fruits il est conseillé d"avoir une bonne

température de conservation après la récolte et de prévenir l"accumulation d"éthylène dans les

zones de stockage. Au cours de la maturation des bananes, les principaux changements rencontrés sont les suivants (Seymour, 1993): · Une modification des pigments : La teneur en chlorophylle passe de 50-100μg/g de poids frais à presque zéro lorsque les fruits sont mûrs, tandis que le niveau de caroténoïdes de 8μg/g de poids frais reste constant. · Des changements dans les parois cellulaires : le ramollissement des fruits lors de la maturation semble être intimement lié aux changements de structure des parois cellulaires et notamment à des dégradations enzymatiques de pectine. La dégradation de l"amidon semble également impliquée dans le ramollissement des tissus (Prabha et Bhagyalakshmi, 1998). · Une modification de la composition de la banane influençant son goût. En particulier, l"amidon est transformé en sucre. · Des modifications dans les composés volatils.quotesdbs_dbs31.pdfusesText_37

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